90年代初，出現了一種新型電池——鋰電池，在自主電源中掀起了一場新的革命。1991年發生在日本，第一次向世界推出新型電池的公司是索尼公司。但進展並沒有停滯不前，很快出現了不同型別的鋰電池。它們在尺寸、外殼、容量、工作和最大電流強度、電壓、放電和過度充電、爆炸危險以及可能傷害人體的化學反應和蒸氣的後果方面各不相同。在所有物種中，今天已經開始脫穎而出的一種——磷酸鐵鋰。關於它，未來將是擁有最大使用量的最新一代，以及所有其他鋰電池的類似物的競爭對手。
鋰電池型別
創造史
磷酸鐵鋰（LiFePO4、LiFe、LFP、IFR），1996年被John Goodenough發現作為鋰離子電池的陰極。它與傳統的鈷酸鋰相比有顯著差異，毒性更小，耐熱性更強。但同時它也有一個明顯的缺點——充電容量小。因此，當時這項技術並沒有得到發展，也沒有吸引任何人，直到 2003 年，A 123 Systems 公司開始對它產生了興趣，在蔣業明教授的領導下，他致力於製造電池能夠在一定條件下自我複製膠體溶液的結構。但所有的研究都陷入了停頓，由教授領導的實驗室團隊繼承了 John Goodenough 的發展，並繼續進行深入的研究。
電池蓄能的工作原理
它們具有與其他鋰電池類似的結構：
帶負電的電極（陽極）——是在銅箔的基礎上製成的，上面覆蓋著一層石墨。
帶正電的元件（陰極） - 由鋁箔和磷酸鐵鋰層組成。
電解質 - 旨在填充陰極和陽極之間的空間，允許正鋰離子透過，但不允許帶負電的電子透過。通常，液體電解質基於鋰鹽。
隔板或隔板是一種多孔聚乙烯片，它可以很好地吸收並保持電解質，還可以將陰極與陽極隔開。避免在極板短路或形成的鋰金屬枝晶生長的情況下發生不可逆的化學反應。
與鋰離子電池的主要區別在於磷酸鐵鋰正極。電池有一個卷式裝置，由 3 個條帶組成：陽極、電解質隔板和陰極，扭曲成幾層。所有銅層和鋁層分別連線成一個觸點，頂部為正極，底部為負極。當電池因負載開始放電時，鋰離子透過隔膜從正極流向負極，釋放積聚的電荷，引發氧化反應。充電時，鋰離子透過隔膜從陽極到陰極並積累電荷，同時進行恢復過程。
鋰金屬磷酸鹽電池的種類和形式
根據外殼的形狀和觸點的位置，它們分為 4 種類型：
方形電池
封裝在帶有頂部觸點和洩壓閥的封閉式鋁製外殼中。它們可以以包的形式在內部包含兩個或多個部分。
方形電池
扁平電池
它像一個袋子。它們具有緊湊而扁平的形狀，帶有易於損壞的薄鋁殼和觸點的上部佈置。
扁平電池
圓柱形電池
圓柱形電池是頂部（正極）和底部（負極）有觸點的電池。
圓柱形電池
與通常的 AA 和 AAA 符號不同，圓柱形電池有自己的標準尺寸或外形規格，其中前 2 位數字表示直徑，後面的數字表示其高度。在某些變體中，數字 5 放在最後，表示電池高度相對應於半毫米。最常見的外形尺寸為 14430、14505、15335、18500、18650、22650、26650、32600、32650、32700、32900、38120、40160、42120、46160。
圓柱形電池的標準尺寸
對於圓柱形電池，標記由線性尺寸（寬度、長度、高度）組成，例如，標準尺寸 27148205 的尺寸為 27 × 148 × 205。
模組化電池
外觀與普通汽車電池相似，或製成帶把手和指示面板的塑膠外殼形式。它們包含具有並聯或串聯連線的稜柱形裝置或電池，具體取決於所需的電壓和電流，以及帶有內建電壓平衡器或單獨作為充電放電調節和短路保護的附加板的 BMS 保護板。每個元素分開。它可以配備液晶面板、開機和充電指示燈，也可以做成防水防震的外殼。
模擬傳統汽車電池的模組化電池
帶 BCM 保護系統、電壓平衡器和完整充電裝置的模組化電池
各類電池的一般特性
一般特徵包括：
溫度範圍：-30 至 + 50 С °。
放電電壓（臨界最小值） - 2 V。
最低工作電壓（負載下）為 2。5 V。
額定工作電壓範圍：3。0-3。3V。
接近過充電的峰值電壓 - 3。65 V。
充滿電的標稱電壓為 3。6 V。
高達20%容量損失的充放電迴圈次數：2000-7000。
保質期為 15 年。
室溫自動放電：每月3-5%。
結構的體積密度：2 kg / dm 。
體積能量密度：220-350 W h / dm （790 kJ / dm ）。
能量密度：09-160 W h/k（320-580 J/g）。
與鋰離子電池相比的優勢：
化學結構安全穩定。
由於磷酸鹽的化學安全性，簡化了處置。
不存在因機械損壞而引起爆炸和火災的危險，但有可能產生大量蒸汽和煙霧。
放電期間的電壓穩定性。
低自放電。
充放電時耐高負載。
使用高達 10 C 的大電流進行加速充電的可能性。
對老化和不可恢復的容量損失影響的敏感性為每年 1。5%，而其他鋰離子電池每年為 10%。
抗凍性。有些型號甚至能夠在 -40 C° 下工作。
10。由於電壓穩定性，比鋰離子電池具有更高的峰值電流和峰值功率。
與鋰離子電池相比的缺點：
價格較高。
比重比其他鋰離子電池高14%。
新電池的能量密度（能量/體積）比鋰離子電池低14%。
可能無法在高放電電流下提供全部容量。
在2V以下完全放電的情況下，會出現劣化效應，元件完全失效，恢復時間長，失去部分容量或無法恢復。
較低的工作電壓：鋰離子電池為 3。3V，而鋰離子電池為 4。2V，這會導致額外的電池新增量，從而導致重量和尺寸的增加。
鋰離子電池的應用和使用注意事項
這些電池非常適合用於個人電動車輛，例如：電動踏板車、電動腳踏車、ATV、踏板車、輕便摩托車、摩托車、電動汽車。它們可以在不同的溫度和其他條件下全年使用。也用於：帶電動機的船、叉車、輪椅、吸塵器、地板清潔機。但它們大多用於發電系統，例如風能和太陽能發電，它們是電池發電廠的一部分，以及醫院、銀行、氣象站和蜂窩站的應急和自主供電系統。
不建議在普通汽車上代替標準電池使用，在一些每年低溫流行較大的地方，禁止使用，後果自負。有幾個原因：
雖然這種型別的電池不受低溫的影響並且可以穩定地保持充電，但它不能在低溫下充電，這可能會導致完全放電和故障。
由於在為已放電的電池充電時會消耗最大可能的電流，因此啟動器可能無法承受並出現故障或過熱，這會顯著降低其使用壽命。
除了低溫，它不是為高溫正溫度而設計的，因為它的可能操作僅高達 +50 C°。如果將其安裝在電池的標準位置，則可能會因發動機執行而產生 60°C 或更高的溫度，這將導致過熱和隨後的退化並完全失效。
由於高浪湧電流（有時達到 700 A），安裝 BMS 保護系統和電壓平衡是不可能或經濟上不合適的。沒有這些系統，操作似乎不可靠，購買能夠承受這種浪湧電流的系統可能會超過成本電池本身。
磷酸鐵鋰電池的安裝方法
手動組裝的模組化電池
在 網上有大量電路和附加裝置，形式為現成的預製外殼和用於模組化組裝的跳線。開始時，如果電池設計允許，所有元件根據所選方案透過焊接、焊接或螺栓連線相互連線。元素必須具有相同的特性和相同的容量。間隔必須至少 1 毫米厚和 10 毫米寬。為穩定安全執行，必須安裝具有均衡和高電壓大電流保護功能的BMS板。平衡器可以內建或安裝在單獨的板上，計算電流負載。您只需使用鋰離子電池充電器或通用智慧充電器為升降機電池充電，該充電器具有多種可調節充電過程的選項。
